第篇测量学的基本知识
2-1 测量学的基本知识(第1次)
总地球椭球： 总地球椭球：
配合最佳的 参考椭球面 大地水准 面差距N 面差距
——与全球大地水准面最为 与全球大地水准面最为 接近的椭球。 接近的椭球。
（利用全球的各种卫星测量资 利用全球的各种卫星测量资 全球 料，顾及地球的几何及物理参 数确定椭球元素）。 数确定椭球元素）。
大地 水准面
11
几个世纪以来，许多学者曾算出参考椭球的参数值，如表： 几个世纪以来，许多学者曾算出参考椭球的参数值，如表：
(L，B)54 ，
x
(x,y,z)54 (x,y,z)80
西安80坐标系下： 西安80坐标系下： 80坐标系下
(L，B)80 ，
24
2、外部变换
①空间直角坐标系间的转换 (x，y，z)54 ， ，
Z Z′
(x，y，z) 80 ′ ， ，
7参数转换公式：3个平移，3个旋转，1个尺度变化 参数转换公式： 个平移 个平移， 个旋转 个旋转， 个尺度变化 参数转换公式
第二章 测量学的基本知识
§2.1 地球的形状与大小 §2.2 参考椭球及其定位 §2.3 测量常用坐标系
1
§2.1 地球的形状与大小
认识地球是人类探索的目标之一， 认识地球是人类探索的目标之一，也是测量学的任务之一 绝大多数测量工作是在地球上进行， 绝大多数测量工作是在地球上进行，或作为参考系
一、地球的自然表面——岩石圈的表面 地球的自然表面
高山、丘陵、平原、湖泊、 高山、丘陵、平原、湖泊、海洋 最高点： 最高点： ——珠峰 1975：8848.13m 珠峰 ：
2005：8844.43m ：
最低点： 最低点： ——马里亚那海沟 马里亚那海沟11022m， 相差 马里亚那海沟 ， 相差19.866km
大一测量学基础知识点总结
大一测量学基础知识点总结大学期间，测量学是一个不可避免的学科，它所涵盖的内容很广泛，包括各种测量方法、测量仪器、误差处理等。
因此，对于大学生来说，掌握测量学的基础知识是十分必要的。
下面，我将总结一些大一测量学的基础知识点。
一、测量学的基本概念测量学是研究测量的基本原理、方法和技术的科学，它是一门理论与实践相结合的学科。
测量学的核心是测量，即以一定量纲度量物体的物理量或几何量的过程。
二、测量误差的种类和处理方法在测量过程中，会产生各种误差，如系统误差、随机误差、仪器误差等。
系统误差是指由于测量仪器、测量方法或环境影响而引起的不确定度，可以通过校正或改进测量方法来减小。
随机误差是指测量结果在一定条件下所具有的任意性，可以通过多次重复测量，取平均值来减小。
仪器误差是指测量仪器本身存在的误差，可以通过校准或更换仪器来解决。
三、常见的测量方法在测量学中，常见的测量方法包括直接法、间接法和比较法。
直接法是指通过测量被测量物体本身的物理量或几何量来得到测量结果，如用直尺量取一段长度。
间接法是指通过测量多个物理量或几何量，然后运用某个公式或关系来求解所要测量的量，如用速度和时间计算位移。
比较法是指将待测量与已知准确量进行对比，求解出测量结果，如秤重。
四、测量仪器的分类和使用方法测量仪器根据测量原理和结构特点可以分为多种类型，如长度测量仪器、角度测量仪器、力学测量仪器等。
在使用测量仪器时，需要按照其使用方法来进行操作，包括选择合适的量程、使用正确的操作手法，避免外界干扰等等。
五、测量数据的处理与分析在测量学中，对于测量数据的处理和分析是至关重要的。
常见的数据处理方法包括平均值的计算、标准差的求解、误差分析等等。
此外，还需要运用一些统计学方法来对测量结果进行分析，如频率分布图、回归分析等。
六、实验报告的撰写在进行实验时，撰写规范的实验报告是必不可少的。
实验报告通常包括实验目的、实验原理、实验装置、实验步骤、实验结果及其分析等内容。
测量学重点知识点总结
测量学重点知识点总结第一章绪论一，测量学的定义：测量学是研究地球表面各个部分以及地球的形状和大小，并进行测绘的一门应用科学。
二，测量学的分类：1、按研究对象可以分为：普通测量学：小区域；地球：大地测量学 2、按测量的技术手段来分：航空摄影测量：应用航空摄影像片来测绘地形图。
卫星遥感测量：应用卫星技术到测量中 3、按测量的应用有：工程测量学：为工程建设服务的测量科学。
各种测量学都是以普通测量学为基础的。
三，测量学的任务：1、使用测量仪器和工具进行实地测量，将小区域地面的形状和大小按比例测绘成图，以供生产和建设使用（提供技术资料）。
2、将图上规划和设计好的工程或建筑物的位置，准确地测设到地面上，作为施工的依据。
1/ 183、测定整个地球形状和大小，作为测量计算和研究地壳升降、大陆变迁、海岸线移动等问题的依据。
总的概括：把地形图测绘出来，竣工图测绘出来。
四，在园林中的主要内容：主要介绍小区域内地面形状和大小的测定方法；进行这种测量工作时所用仪器的构造和使用；测量成果的整理和图的绘制方法（底图和竣工图）等。
五，测量的基本工作：包括距离测量、角度测量、高程测量及制图。
为了提高测量工作的精度，必须遵守三个原则：a 在测量布局上，由整体到局部； b在精度上，由高级到低级 c 在程序上，先测控制点，后测碎部点。
第二章距离测量与直线定向一，直接量距（直线定线）：当丈量的 A、 B 两点间距离较长或地面地势起伏时，为了使尺段沿直线方向进行丈量，就需要在 A、 B 两点间的直线上再标定一些点位，这一工作就称为直线定线。
直线定线的方法一般采用目测定线。
有三种情形：（一） A、 B 为地面上互相通视的两点（二）过山岗直线定线（三）过山各直线定线二，间接量距：光学测距（视距测量）和光电测距补充：距离丈量分为直接量距与间接量距：直接用各种尺来量距是直接量距。
间接量距包括视距测量与光电测距三，距离丈量的一般方法：（一）平坦地面的距离丈量整尺法：D=nl+q 其中：n：为整尺法段数，即手中的测钎数; l：为尺段长度; q：为余长（二）倾斜地面的距离丈量丈量距离的地面是倾斜的，倾斜面的坡度比较均匀时，用斜量法。
测量学的基础知识
第一章测量学的基础知识一、学习目的与要求1. 掌握测量学的基础知识，2. 了解水准面与水平面的关系。
3. 明确测量工作的基本概念。
4. 深刻理解测量工作的基本原则。
5. 充分认识直线定向的含义。
6. 了解测量误差的概念。
二、课程内容与知识点1. 测绘学研究的对象，测绘学的分科，现代测绘学的发展现状，我国测绘事业的发展。
2. 了解矿山测量学的在采矿工程建设中的作用。
3. 地球特征，大地水准面的形成，地球椭球选择与定位。
地球形状和大小。
水准面的特性。
参考椭球面。
4. 确定点位的概念。
点的平面位置和高程位置。
5. 测量中常用的坐标系统，坐标系间的坐标转换。
天文坐标（入©）,大地坐标（L，B），空间直角坐标（X，丫，Z），高斯平面直角坐标（x，y），独立平面直角坐标（x，y）。
高斯投影中计算带号的公式:N = • p /6 • 1二取整数部分n二P -1 30' /3 取整数部分计算中央子午线的公式：■ 6 =6N-3 ■ 3 =3n6. 地面点的高程。
1985年国家黄海高程基准。
高程与高差的关系：h AB 二H B -H A二H B'-H A'。
7. 测量工作的基本概念。
测量工作的原则：从整体，到局部；先控制，后碎部；步步检核测量工作的内容：地形图测绘，施工测量。
8.直线定向：清楚标准方向的建立，方位角之间的关系，方位角的推算。
二北方向：真北、轴北、磁北、子午线收敛角、磁偏角。
关系公式：二丄tan ' : m ~ ■ ~R方位角的概念，标准方向线，真方位角。
坐标方位角。
磁方位角。
磁偏角与子午线收敛角，不同方位角之间的关系。
公式：A = A^ 、A =〔A m-坐标方位角的推算公式：^左:反「正_180 :前二：后二卩右_ 1809•测量误差的来源，分类，衡量精度的指标及误差传播定律。
误差的定义，测量误差来源，测量误差种类。
系统误差及其特性。
偶然误差及其特性，公式：-x lim 0n 护n衡量观测值精度的指标 中误差及其含义，取值范围。
测量学基本知识基本分类1
4. 我国的高程系统
主要有： （1）1985国家高程系统 （2）1956黄海高程系统 （3）地方高程系统。 注：水准原点：青岛市观象山 H0= 72.260m（85黄海系） = 72.289m（56黄海系）
§1.3 测量工作概述
一．测量的基本工作
——测角、量边、测高差
二．测量工作中用水平面代替水准面的限度
三．学习本课程的意义及要求
1．学习本课程的意义。
◆采矿工程的建设、生产阶段、扩建维修 及变形监测、地面建筑物的保护等均要
进行测量工作。
◆从高职专业的特点看，更要学好测量学。
２．学习好本课程的要求。
◆认真听课；
◆做好笔记； ◆独立完成作业；
◆实验课认真对待。
§1.2 地面点位的确定
确定地面点的空间位置需要用三个 量，在测量工作中一般用:
图形：正反方位角关系图及例题
例1 X 已知: AB= 88°20′24″ JK=316°12′3 ″ 求 BA ，KJ AB A 解： BA=268°20′24 ″ KJ=136°12′3 ″
AB
B
BA Y
2、象限角 定义：直线与标准方向线所夹的锐角 称为象限角。象限角的取值范围为 0°-90°
(三）．测量工作的基本原则 布局上：由整体到局部 精度上：由高级到低级 次序上：先控制后碎部
测量工作的又一原则:
“前一步工作未作检核，不进行下一步工作”。
四.角度与弧度的换算关系
1弧度 = 180
= 57.29577951 =
0
0
= 3438' = ' = 206265" = "
1．对水平角、距离的影响——两点距离
第一章测量学的基本知识课件
第一章测量学的基本知识
二、测量工作的作用
1、主要作用 • 提供基础数据； • 提供地图； • 行政勘界与权属定界； • 提供各种工程需要的测量技术； • 军事测绘。
实验安排 水准仪的使用与水准测量 经纬仪的使用与水平角测量 经纬仪与竖直角观测 大比例尺地形图测绘
实验分组：每5～6人分为一个小组，每组选 出1名组长，女生要分到不同小组。
请各班班长下次课上交实验分组情况。 实验时间：请同学们商量后确定（9－12周）。
第一章测量学的基本知识
第一章 测量学的基本知识
《测 量 学》
第一章测量学的基本知识
第一章 测量学的基本知识
第二章 水准测量
第三章 经纬仪及水平角测量
主 第四章 距离测量与直线定向
要 内
第五章 测量误差的基本理论
容 第六章 平面控制测量
第七章 三角高程测量
第八章 大比例尺地形图测绘
第九章 地形图的应用
第一章测量学的基本知识
实验一 实验二 实验三 实验四
三、测量学的发展
1、古代测量学的成就
长沙马王堆三号墓出土的西汉时期长沙国 地图——世界上已发现的最早的军用地图。 世界上现存最古老的地图是古巴比伦北部 的加苏古巴城（今伊拉克境内）发掘的刻在 陶片上的地图。 1718年（清朝康熙年间）完成了世界上最 早的地形图——《皇舆全图》的绘制。
第一章测量学的基本知识
（2）主要任务
精确地测定地面点的位置及地球的形状和大小； 将地球表面的形态及其他相关信息测绘成图； 将设计好的建筑物、构筑物在地面标定出来； 进行经济建设和国防建设所需要的测绘工作。
测量学基础知识
地面点位的确定
• 地球的形状与大小 • 地面点位确定 • 确定地面点位的三个基本要素
地面点位确定
• 地面点的坐标
– 地理坐标 – 高斯平面直角坐标 – 平面直角坐标
– 子午面 – 子午线（经线） – 首子午面 – 首子午线 – 经度 – 赤道 – 纬度
• 大地地理坐标
球的重力场理论、技术和方法。大地控制网是为研究地球有关的各 种科学服务的，并且是施测地形图的重要依据
地形测量学
• 概念：研究小地区地表各类地物形状和大小的科学 。 • 研究对象：地球自然表面上一个区域，由于地球半径很大，
可以把这块球面当作平面看待而不考虑其曲率 。 • 基本任务：测绘地表面各类物体形状和大小。
• 特点：①假想的；②不规则且无法用数学式表示；③有无数个；④ 水准面上任一点的切面与该点的铅垂线方向垂直。
高斯平面直角坐标
• 地图投影 • 高斯投影
地面点的高程
• 绝对高程 • 假设高程 • 高差
确定地面点位的三个基本要素
• 在实际工作中，确定地面点位时，往往不是直接测出它们 的坐标和高程，而是先测出水平角、水平距离，以及点之 间的高差，然后再据此推算地面点的坐标和高程。由此可 见，距离、角度和高差是测定地面点位的基本要素。
地球的形状与大小
• 大地体 • 水准面 • 大地水准面 • 铅垂线 • 旋转椭球 • 旋转椭球面 • 椭球元素
大地水准面
• 概念：与平均海水面相吻合的水准面，是一个复杂的不规则曲面。 由于地球的吸引力的大小与地球内部的质量有关，地球内部的质量 分布又不均匀，这引起地面上各点的铅垂线方向产生不规则的变化， 因而水准面实际上是一个有微小起伏的不规则曲面。
摄影测量学
• 利用摄影象片来研究地表形状与大小的科学。其任务与地 形测量学相同，只是采用的方法不同。
测量学知识点总结
测量学知识点总结一、测量学的定义和任务1、测量学的定义测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面（包括空中、地下和海底）点位的科学。
它是一门对自然地理要素或者人工设施的形状、大小、空间位置及其属性等进行测定、采集、表述以及对获取的数据、信息、成果进行处理和应用的科学。
2、测量学的任务测定将地物和地貌的位置按照一定的比例尺和精度测绘成地形图，供工程建设和规划设计使用。
测设将图纸上设计好的建筑物、构筑物的位置在实地标定出来，作为施工的依据。
二、地球的形状和大小1、大地水准面设想处于完全静止的平均海水面向陆地延伸，所形成的封闭曲面称为大地水准面。
大地水准面是一个不规则的曲面。
2、地球的数学模型地球椭球体为了便于测量计算，通常用一个非常接近于大地水准面，并可用数学公式表示的几何形体来代替地球的形状，这个数学形体就是地球椭球体。
参考椭球体与某个国家或地区的大地水准面最为密合的地球椭球体称为参考椭球体。
三、地面点位的确定1、地理坐标天文地理坐标用天文经度和天文纬度表示地面点在大地水准面上的位置。
大地地理坐标用大地经度和大地纬度表示地面点在参考椭球面上的位置。
2、平面直角坐标高斯平面直角坐标利用高斯投影的方法，将地球表面上的点投影到平面上，建立的平面直角坐标系。
为了避免横坐标出现负值，在横坐标上加 500km。
独立平面直角坐标在小区域范围内，不考虑地球曲率的影响，建立的平面直角坐标系。
四、测量工作的基本内容和原则1、测量工作的基本内容角度测量距离测量高差测量2、测量工作的基本原则在布局上“从整体到局部”在精度上“由高级到低级”在程序上“先控制后碎部”五、水准测量1、水准测量原理利用水准仪提供的水平视线，读取竖立于两点上的水准尺读数，来测定两点间的高差，从而由已知点高程推算出未知点高程。
2、水准仪和水准尺水准仪的构造望远镜水准器基座水准尺的种类直尺塔尺3、水准测量的方法闭合水准路线测量附合水准路线测量支水准路线测量4、水准测量的成果计算高差闭合差的计算与调整待定点高程的计算六、角度测量1、角度测量原理水平角测量原理地面上一点到两目标的方向线在水平面上投影所形成的夹角称为水平角。
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第1篇基础篇第1章绪论[导言]本章是学习本课程的基础知识。
通过本章学习，要明确工程测量学的定义和内容，了解地球形状和大小、测量工作的基准面和基准线、地面点空间位置的测量原理和方法，掌握高斯投影的原理和方法、测量工作的基本内容和基本原则。
1.1工程测量学概述1.1.1工程测量学的概念与任务工程测量学是研究各种工程在规划设计、施工建设和运营管理阶段所进行的各种测量工作的学科。
工程测量的特点是应用基本的测量理论、方法、技术及仪器设备，并结合具体的工程特点采用具有特殊性的施工测绘方法。
它是大地测量学、摄影测量学及普通测量学的理论与方法在工程中的具体应用。
工程建设一般可分为：勘测设计、建设施工、生产运营三个阶段。
勘测设计阶段的测量主要任务是测绘地形图。
测绘地形图是在建立测图控制网的基础上进行大比例尺地面测图或航空摄影测量；建设施工阶段的测量主要任务是按照设计要求，在实地准确地标定建筑物或构筑物各部分的平面位置和高程，作为施工与安装的依据（简称为标定）。
是在建立工程控制网的基础上，根据工程建设的要求进行的施工测量；生产运营阶段的测量主要任务是竣工验收测量和变形监测等测量工作。
工程测量按所服务的工程种类，可分为建筑工程测量、线路工程测量、桥梁与隧道工程测量、矿山工程测量、城市工程测量、水利工程测量等。
此外，还将用于大型设备的高精度定位和变形监测称为高精度工程测量；将摄影测量技术应用于工程建设称为工程摄影测量；而将自动化的全站仪或摄影仪在计算机控制下的测量系统称为三维工业测量。
本教材为现代工程测量，包括普通测量学及工程测量学的部分内容，增加了现代测量技术的部分。
对于非测绘类专业的学生学习工程测量课程，必须首先了解测量学的基本知识。
测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面（包含空中、地表、地下和海底）物体的空间位置，并将这些空间位置信息进行处理、存储、管理、应用的科学。
它是测绘学科重要的组成部分，其核心问题是研究如何测定点的空间位置。
测量学研究的内容分测定和测设两部分。
测定是指使用测量仪器和工具，通过测量和计算，得到一系列测量数据，或把地球表面的地形按一定比例尺、规定的符号缩小绘制成地形图，供科学研究和工程建设规划设计使用；测设是指把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物的位置在地面上标定出来，作为施工的依据。
1.1.2学习现代工程测量的目的和要求本课程是非测绘工程专业（包括土木工程、交通工程、城市规划、艺术设计、建筑学、给水排水工程、工程管理、工程造价、房地产经营与管理、建筑环境与设备工程、环境工程、土地管理等）的专业技术基础课。
通过课堂学习、课内实验、实践教学环节，要求学生掌握现代普通测量学的基本知识和基本理论；具有使用常规测量仪器的操作技能，了解现代测绘仪器的原理、使用方法；基本掌握大比例尺地形图测图的原理、方法；对数字测图的过程有所了解；在工程规划、设计和施工中能正确地使用地形图和测量信息；掌握处理测量数据的理论和评定测量精度的方法。
在施工过程中，能正确使用测量仪器进行一般工程的施工放样工作。
同时，非测绘专业的学生通过现代工程测量课程的学习，对现代工程测量技术的发展现状应有所了解和认识，并能够利用现代工程测量技术解决和处理工程建设施工中的实际问题。
现代工程测量是一门实践性很强的课程，在教学过程中，除了课堂讲授之外，还有实验课和教学实习。
在掌握课堂讲授内容的同时，要认真参加实验课，以巩固和验证所学理论。
教学实习是一个系统的实践环节，要积极参与、团结协作、保质保量、按时完成各项实习任务，才能对现代工程测量的基本知识和实践过程有一个完整的、系统的认识。
测量工作的主要任务是按照相关测量《规范》的规定提供点位的空间信息，工作中稍有不慎，发生错误，将造成巨大的经济损失，甚至造成人民生命、财产的损失，这是绝对不能允许的。
因此，学习现代工程测量还要注意以下几个方面：要养成认真细致的工作习惯，尽可能减少粗差；坚持严格按照相关测量《规范》作业的原则，保持测量工作和成果的严肃性；树立高度的责任感、加强测量工作的检核，保证数据的正确性和测量成果的精度；测量工作大多是集体作业，特别是外业工作环境条件较差，因而要有团结、协作的集体主义精神和吃苦耐劳的工作作风，以保证测量工作的顺利进行和测量成果的质量。
1.1.3工程测量学的发展及现状我国是世界四大文明古国之一，测绘科学技术有着悠久的历史。
工程测量学是从人类生产实践中逐渐发展起来的。
在古代它与测量学并没有严格的界限。
《史记·夏本记》中所记载的“左准绳”、“右规矩”，就是对大禹治水时测量情景的描述。
战国时期发明的指南针，促进了古代测绘技术的发展。
1973年长沙马王堆西汉古墓出土的3幅《帛地图》是目前世界上保存最早的地图。
西晋裴秀所著的《制图六体》，是一部世界最早系统的测绘地图的规范。
唐朝刘遂等人，在河南滑县至上蔡之间实测了一段长达351里80步（唐代1里为300步）的子午线弧长，并用日圭测量太阳的阴影来确定纬度，是世界上最早的子午线弧长测量，计算的地球半径与现代测量的地球半径接近。
宋代的沈括曾用水平尺、罗盘进行地形测量，创立了分层筑堰的方法，并且制作了表示地形的立体模型，比欧洲最早的地形模型早700余年。
元代郭守敬创造了多种天文测量仪器，在全国进行了大规模的天文观测，共实测了72个点，并首创以海平面为基准来比较不同地点的地势高低。
明代郑和7次下西洋，绘制了中国第一部《航海图》。
清康熙于1781年完成了《皇舆全图》。
到20世纪，我国开始采用了一些新的测量技术，测量作为一门现代科学，还是在新中国成立后才得以迅速发展。
50余年来，我国测绘工作的主要成就是：①在全国范围内（除台湾省）建立了高精度的天文大地控制网，建立了我国的统一坐标系统——1980年西安坐标系。
20世纪90年代，利用GPS测量技术建立了包括AA级、B级在内的国家GPS网，21世纪初对喜马拉雅山进行了重新测高，并测得其主峰海拔高程为8844.43m。
②完成了国家基本地形图的测绘，测图比例尺也随着国民经济建设的发展而不断增大，城市规划、工程设计都使用了大比例尺的地形图。
测图方法也从常规经纬仪、平板仪测图发展到全数字摄影测量成图和GPS测量技术及全站仪地面数字成图。
编制并出版了各种地图、专题图，制图过程实现了数字化、自动化。
③制定了各种测绘技术规范（规程）和法规，统一了技术规格及精度指标。
④建立了完整的测绘教育体系，测绘技术步人世界先进行列，研制了一批具有世界先进水平的测绘软件，如全数字摄影测量系统——Virtuo Zo，面向对象的地理信息系统——GeoStar（吉奥之星），地理信息系统软件平台——MapGIS，数字测图系统——清华三维的EPSW、武汉瑞得的RDMS、南方的CASS、广州的SCSG2002等，使测绘数字化、自动化的程度越来越高。
⑤测绘仪器生产发展迅速，不仅可生产出各等级的经纬仪、水准仪、平板仪，而且还能批量生产电子经纬仪、电磁波测距仪、自动安平水准仪、全站仪、GPS接收机、解析测图仪等。
测绘技术及手段不断发展，传统的测绘技术已基本被现代测绘技术（全球定位系统GPS，遥感技术RS，地理信息系统GIS，简称“3S”技术）所代替；测绘产品应用范围不断拓宽，并可向用户提供“4D”数字产品（数字高程模型DEM，数字正射影像DOM，数字栅格地图DLG，数字线划地图DRG）；目前，数字化测绘技术正在向3S技术集成和信息化测绘技术发展。
1.2地球的形状和大小由于测量学的基本任务是将地球表面的地形（地物和地貌）测绘成地形图，因此确定地面点的位置是测量学最基本的任务。
地面点位置的确定必须建立一个基准框架，要建立基准框架，就必须了解地球的形状与大小。
1.2.1 测量工作的基准面和基准线测量工作是在地球自然表面上进行的，而地球自然表面的形状非常复杂，有高山、丘陵、平原、河谷、湖泊及海洋。
世界上最高的山峰珠穆朗玛峰高达8 844.43m，而太平洋西部的马里亚纳海沟则深达1l 022m，但是这样的高低起伏，相对于地球的平均半径6371km来说还是很小的。
因为海洋约占整个地球表面的71%，因此，人们把地球形状看作是被海水包围的球体，也就是假设一个处于完全静止的海水面向大陆、岛屿延伸所形成的一个封闭的曲面，这个静止的海平面称之为水准面。
水准面有无穷多个，其中与平均海水面重合的一个水准面称为大地水准面（如图1-1a ）。
大地水准面是测量工作的基准面。
大地水准面所包围的形体叫大地体。
铅垂线方向又称重力方向，而重力又是地球引力与离心力的合力。
铅垂线可用悬挂垂球的细线方向表示（如图1-2），它是测量工作的基准线。
水准面与铅垂线方向具有处处正交的特性。
图1-1地球自然表面、大地水准面、地球椭球面间的关系 图1-2 铅垂线1.2.2地球的形状与大小地球内部物质分布的不均匀性，使得地面上各点铅垂线方向产生不规则的变化，这将造成大地水准面实际上是略有起伏、不规则的、很难用数学方程表示的复杂曲面，如图1-3所示。
如果将地球表面上的物体投影到这个复杂的曲面上，计算起来非常困难。
为了解决投影计算及制图的问题，通常选择一个与大地体十分接近的、能用数学方程表示的旋转椭球体来代替大地体，称为地球椭球体（如图1-1b ）。
其中与大地体最为接近的地球椭球体称之为总地球椭球体，局部与大地体密合最好的地球椭球体称之为参考椭球体。
在测量学中将地球椭球面代替大地水准面作为测量内业计算和制图的基准面，其对应的基准线为由地面任一点向地球椭球面所作的垂线——法线。
图1-3 大地水准面的起伏 图1-4 地球椭球体（b ）（a ） ┅铅垂线垂球地球椭球体是一个数学曲面，如图1-4所示，用a 表示椭球体的长半轴，b 表示短半轴，则地球椭球体的扁率f 为ab a f -= （1-1） 在几何大地测量中，地球椭球体的形状和大小通常用a 和f 来表示。
其值可用传统的弧度测量和重力测量的方法测定，也可采用现代大地测量的方法来测定。
许多国内外学者曾分别测算出了不同地球椭球体的参数值，如表1-1所示。
表1-1 地球椭球体的几何参数注：IUGG 为国际大地测量与地球物理联合会（International Union of Geodesy and Geophysics ）。
我国在解放前采用海福特椭球，解放后一直采用克拉索夫斯基椭球，大地原点在苏联普尔科夫（现俄罗斯境内）。
20世纪80年代，我国采用了IUGG 推荐的总地球椭球，其参数见表1-1，并选择陕西省泾阳县永乐镇某点为大地原点，进行了大地定位。
由此建立起来全国统一坐标系，这就是现在使用的“1980年国家大地坐标系”。
由于地球扁率很小，接近圆球。
因此在精度要求不高的情况下，可以视椭球为圆球，其半径采用平均曲率半径，即km 3716)(31=++=b a a R （1-2）1.3 地面点空间位置的确定测量工作的基本任务就是确定地面点的空间位置。